文档介绍：地下水环境同位素特征及意义
为分析研究浑善达克沙地地下水的补给,在本次施工的两个钻孔中采集了地下水(潜水)D(2H)、18O同位素三组,3H(氚)同位素样品2个。D-18O样品由衡法(CO2)和锌法,质谱计型号MAT 253 EM,采用的国际标准为SMOW,分析精度±‰。3H样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室测试,测试仪器为Quantulus-1220(LKB),%,,测试结果用Bq/L表示(1Bq/L≈)。样品测试结果如表1(为便于理解,将Bq/L转换为TU表示)。
表1 浑善达克沙地地下水同位素样品测试结果
样品编号
dDV-SMOW (‰)
d 18OV-SMOW (‰)
3H(TU)
ZK1
-81
-
±
ZK6-1
-70
-
±
ZK6-2
-69
-
在dD-d 18O关系图上(图1),样点均位于全球大气水线附近,说明地下水是大气降水补给形成的,而且没有受到明显的蒸发影响。两个钻孔地下水均含一定两氚,说明现代降水(近几十年之内)的补给作用是主要的。
利用Cl离子含量估算降水入渗系数
地下水几乎是浑善达克沙地地区唯一可以开发利用的水资源。在该地区实施“围封转移”战略,保护生态环境,促进经济发展,合理开发利用地下水资源是最重要的保障条件。
浑善达克沙地下水资源的丰富程度主要取决于大气降水入渗补给量。大气降水入渗
补给量的计算是地下水资源评价中最重要、也是最困难的问题。由于浑善达克沙地地区水文、气象和地下水的长期监测资料基本上是空白,很难用常规的水量均衡计算方法估算地下水补给量。因此,下面利用水化学资料对降水入渗补给进行分析,估算地下水补给量。
(1)基本原理
从元素的化学性质可以知道,Cl是最保守的(conservative)组分,在自然界中主要是以Cl—离子的形式(氯盐)存在,很少与其他元素结合在一起或参与化学反应产生变化。由于氯盐的溶解度都很高,在自然界的水土环境中,除特殊条件(如在盐湖和地下水位埋藏非常浅的地区,由于强烈蒸发形成氯盐沉积),Cl—离子一般都存在于水溶液中,地层中氯盐的含量很少,由于蒸发暂时驻留在地层中的氯盐也会被后期的降水溶解带走或进入地下水中。因此,从形成大气降水到入渗转变为地下水的水循环阶段,绝大部分Cl—离子存在于水中,水中Cl—离子的增加或减少主要受蒸发沉淀和稀释溶解作用控制。利用Cl—离子的这一特性,我们就可以根据大气降水和地下水中Cl—离子含量大致估算大气降水入渗系数。
对浑善达克沙地来说,地形相对较平坦,入渗条件好,大气降水很难形成较大规模的地表径流。从图2(利用表3数据)可以看出,该地区地下水的Cl—离子含量与潜水位埋深没有关系,说明地层中氯盐含量很少。因此,利用Cl—离子含量的变化估算大气降水入渗系数的条件比较有利。
(2)样品检查与选择
利用Cl—离子含量的变化估算大气降水入渗系数应该知道大气降水(包括不同规模的代表性雨、雪等)和地下水(不同位置、埋深)的化学组成。为此,2005年在浑善达克沙地地区采集地下水化学分析样品(?)个;受工期限制,仅采集到了一个雪样,没能采集到降水样品